UNIVERSIDADE CASTELO BRANCO CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO LATO SENSU EM HIGIENE E INSPEÇÃO DE PRODUTOS DE ORIGEM ANIMAL E VIGILÂNCIA SANITÁRIA DE ALIMENTOS MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DA CARNE Sérgio Sia São Carlos SP, nov.2007 1 Sérgio Sia Aluno do Curso de Especialização lato sensu em Higiene e Inspeção de Produtos de Origem Animal e Vigilância Sanitária de Alimentos da UCB Edição: 01/06 METODOS DE CONSERVAÇÃO DA CARNE Trabalho monográfico de conclusão do curso de Especialização lato sensu em Higiene e Inspeção de Produtos de Origem Animal e Vigilância Sanitária de Alimentos (TCC), apresentado à UCB como requisito parcial para obtenção do título de Especialização lato sensu em Higiene e Inspeção de Produtos de Origem Animal e Vigilância Sanitária de Alimentos, sob a orientação do Prof. Eduardo Alexandre Hofstatter São Carlos SP, nov. 2007 2 MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DA CARNE Elaborado por Sérgio Sia Aluno do Curso de Especialização lato sensu em Higiene e Inspeção de Produtos de Origem Animal e Vigilância Sanitária de Alimentos da UCB Foi analisado e aprovado com grau: ................................. São Carlos SP, 05 de Janeiro de 2008 _________________________________________________ Prof. Orientador Eduardo Alexandre Hofstatter São Carlos SP, nov. 2007 ii 3 RESUMO Hoje em dia a demanda dos consumidores é maior por alimentos frescos, mais naturais e menos processados. Durante o processamento e a estocagem dos alimentos, a cor, a textura, o sabor e a qualidade nutricional devem ser preservados. Além disso, deve existir sempre um compromisso entre a qualidade e a segurança dos alimentos. Esta monografia objetivou analisar os métodos de conservação da carne. Conclui-se que os processos de conservação de alimentos permitem: aumentar o período de tempo durante o qual os alimentos podem ser consumidos com segurança; em certos casos, melhorar as propriedades organolépticas dos alimentos, isto é, propriedades agradáveis aos órgãos dos sentidos; ultrapassar a sazonalidade do consumo de certos alimentos, tornando a dieta mais variada e equilibrada; aumentar a higiene alimentar; facilitar a tarefa de preparação dos alimentos. Palavras-chave: Carne; Métodos de conservação 4 ABSTRACT Nowadays the demand of the consumers is bigger for cool, more natural foods and less processed. During the processing and the stockage of foods, the color, the texture, the flavor and the nutritional quality must be preserved. Moreover, a commitment between the quality and the security of foods must always exist. This monograph objectified to analyze the methods of conservation of the meat. One concludes that the processes of food conservation allow: to increase the period of time during which the foods can be consumed with security; in certain cases, to improve the organolepthics properties of foods, that is, pleasant properties to the agencies of the directions; to more exceed the sazonality of the consumption of certain foods, becoming the varied and balanced diet; to increase the alimentary hygiene; to facilitate the task of preparation of foods. Key words: Meat; Methods of conservation 5 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ............................................................................................................6 1 ATRIBUTOS DA QUALIDADE DA CARNE ............................................................8 1.1. COR ...................................................................................................................9 1.2 ATMOSFERA MODIFICADA E MICROBIOLOGIA ........................................................13 1.3. MACIEZ DA CARNE ............................................................................................19 1.4. PH ...................................................................................................................21 2 OXIDAÇÃO ............................................................................................................23 3 CONGELAMENTO E EMBALAGENS...................................................................29 3.1 EMBALAGENS .....................................................................................................31 3.1.1 POLIESTIRENO – PS .....................................................................................32 3.1.2 POLICLORETO DE VINILA – PVC ....................................................................33 CONCLUSÃO ...........................................................................................................34 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................35 6 INTRODUÇÃO Hoje em dia a demanda dos consumidores é maior por alimentos frescos, mais naturais e menos processados. Durante o processamento e a estocagem dos alimentos, a cor, a textura, o sabor e a qualidade nutricional devem ser preservados. Além disso, deve existir sempre um compromisso entre a qualidade e a segurança dos alimentos. Uma vez que a aparência visual é o principal critério no qual o consumidor se baseia na hora da compra dos produtos cárneos, é essencial que ela seja mantida o máximo possível. É necessário que se mantenha a estabilidade da cor da carne durante sua distribuição, estocagem e comercialização. Neste sentido, o controle da higiene e da temperatura do produto são fatores muito importantes, assim como a seleção e a aplicação de materiais apropriados para embalagens da carne e a atmosfera em que este produto será armazenado. O sistema de embalagem de carnes mais utilizado no Brasil é o de bandejas de poliestireno envoltas por filmes com alta permeabilidade a gases, como o policloreto de vinila (PVC), que limita a vida útil do produto, devido à oxidação da mioglobina e ao rápido crescimento de microorganismos deteriorantes da carne. Existe uma tendência no sentido de centralização das atividades de processamento e empacotamento dos cortes de carne, com muitas vantagens para o consumidor, como a conveniência de comprar uma carne já cortada e embalada neste tipo de operação, além da qualidade do produto e da segurança do alimento. No caso dos varejistas, além da centralização das operações de corte e embalagem, existe a possibilidade de se adquirir um produto que terá um tempo maior de estocagem, o que resultará em vantagem econômica e em reduções do espaço físico das instalações, assim como menores custos de mão-de-obra e frete, resultando num sistema mais moderno que atenda às novas tendências do mercado. Para que isto ocorra, é necessário que sejam utilizadas embalagens apropriadas, em atmosferas modificadas que permitam uma maior preservação das características originais dos cortes, levando a uma maior vida útil dos produtos cárneos. Talvez a consideração mais importante a respeito de embalagens 7 preservativas, seja a seleção e a manutenção da atmosfera apropriada dentro da embalagem. A embalagem em atmosfera modificada é um dos métodos de preservação de alimentos que mantém a qualidade natural e prolonga o tempo de estocagem dos mesmos. O uso de embalagem com atmosfera modificada altera o meio ambiente no momento do empacotamento, mas permite que a atmosfera no interior do pacote mude ao longo do período de estocagem. Feitas estas considerações iniciais, esta monografia objetivou analisar os métodos de conservação da carne. 8 1 ATRIBUTOS DA QUALIDADE DA CARNE A maciez da carne é um fator muito importante para o mercado consumidor. O Brasil possui um rebanho de aproximadamente 183 milhões de cabeças (ANUALPEC, 2005), onde a grande maioria consiste de bovinos com genótipo Bos indicus, o qual se adaptou bem às condições de manejo, devido à sua rusticidade e resistência às temperaturas tropicais. Porém, a textura da carne destes animais tem sido bastante contestada no mercado internacional, pois à medida que a porcentagem do genótipo Bos indicus aumenta, a maciez da carne tende a decrescer e a variabilidade da mesma aumenta. Estudos têm sido desenvolvidos evidenciando o sistema enzimático calpaínas e calpastatina como o responsável pela maciez progressiva da carne após o abate do animal, confirmando as hipóteses estudadas de que a carne é o resultado de processos proteolíticos do pós-morte que ocorrem no músculo. Uma possível explicação para essa variação na maciez da carne de animais Bos indicus seria que os mesmos apresentam maior atividade de calpastatina (CORÓ et al.,1999). De acordo com Felício (1997), os dois principais atributos da qualidade da carne são o visual, pelo qual o consumidor é atraído ou não na hora da compra, e o gustativo, que só é percebido após o preparo da carne. Estes atributos sofrem influências de fatores intrínsecos, associados ao genótipo dos animais e às condições ambientais, e de fatores extrínsecos, que se confundem com procedimentos técnicos do manejo pré e pós-abate, em todos os segmentos, até chegar ao consumidor final. A venda de cortes cárneos especiais agrega valor ao produto, o que é uma vantagem para toda a cadeia do setor produtivo, inclusive ao consumidor que pode ter a garantia da qualidade do mesmo. Assim, para que a carne tenha esta garantia de melhor qualidade, é preciso que se enfrente desafios, superando as expectativas do consumidor através de conhecimentos e atuação sobre os fatores que influenciam a qualidade da carne, em especial a cor e a maciez. 9 1.1. COR A cor da carne bovina mais aceitável pelos consumidores é vermelho cereja brilhante, porém possui uma vida útil muito curta (LUCHIARI FILHO, 2000). Isto é muito importante em cortes de carne vermelha em que a perda da cor na superfície é inevitável, e essa descoloração é interpretada como indicação de uma carne menos saudável, discriminada pelos consumidores com freqüência. A cor da carne pode ser afetada por vários fatores, ao longo da cadeia de produção da mesma, incluindo raça, dieta, idade do animal, manejo pré-abate, variações no resfriamento das carcaças, tempo e temperatura de maturação, empacotamento, distribuição e marketing, incluindo a luz e outras condições de apresentação dos cortes (KROPF, 1993 apud INSAUSTI et al., 1999). No trabalho conduzido por Jeremiah e Gibson (2001), a cor vermelha das carnes, medida pela característica a* do sistema CIE, foi perdendo sua intensidade com o decorrer do tempo de armazenamento (até 24 semanas), independente da temperatura de estocagem (-1,5ºC, 2ºC ou 5°C), mas esta perda foi progressivamente mais lenta em amostras estocadas em temperaturas mais baixas (-1,5ºC). A cor da carne é afetada pelas condições de empacotamento, pois a atmosfera gasosa que circunda a carne é um dos mais importantes fatores que afetam a cor da mesma nos processos de estocagem e distribuição, juntamente com a presença de microrganismos, temperatura e pH (JEREMIAH, 2001). A cor da carne resulta da presença de vários pigmentos e pode sofrer influência de fatores biológicos como o pH do músculo, a temperatura muscular, a umidade relativa, condições visuais como iluminação e raios ultravioletas, além de contaminação bacteriana (CICHOSKI et al., 1996). O manejo pré-abate também pode influir na coloração da carne, pois o animal estressado antes do abate, terá um consumo excessivo de glicogênio muscular, acarretando uma pequena queda nos valores do pH pós-morte nos músculos, possivelmente resultando em pH acima de 6,6 (GASPERLIN et al., 2000). Neste caso a carne terá uma coloração escura, e essa anomalia é conhecida como carne escura, firme e seca (dark, firm and dry). Alguns músculos da carcaça são particularmente escuros, outros são vermelhos mais claros. Essa diferença na coloração é causada, dentre outros 10 fatores, pela concentração de uma proteína denominada mioglobina, presente no sarcoplasma das fibras musculares (LUCHIARI FILHO, 2000). A quantidade de mioglobina nos animais varia com a espécie, a idade, o sexo, o músculo e sua atividade física. Assim, a carne dos bovinos tem uma cor vermelha brilhante, enquanto a de suíno é pálida, sendo também pálida a carne do vitelo, mostrando neste caso que os animais jovens possuem menos mioglobina que os já maduros. Do mesmo modo, os machos inteiros possuem músculos mais ricos em mioglobina que os castrados ou as fêmeas (PARDI et al., 2001). Após a sangria, a mioglobina constitui 80-90% dos pigmentos totais da carne bovina. Em geral, teores mais altos de mioglobina são encontrados em músculos de animais com maior atividade. As diferenças de cor entre músculos e muitas variações entre espécies são devido aos tipos de fibras musculares presentes. Além disto, a estrutura e a textura dos músculos influenciam na reflexão e absorção da luz, contribuindo com as diferenças visuais nas cores de diversos cortes de carne (HEDRICK et al., 1993). A hemoglobina das células vermelhas transporta o oxigênio para os capilares na superfície muscular, e a partir deste ponto o carreamento de oxigênio para o interior da fibra é realizado pela mioglobina. Assim, as fibras especializadas em metabolismo aeróbico, apresentam uma alta concentração de mioglobina. A química da cor da carne envolve os pigmentos heme, especificamente o pigmento mioglobina (HEDRICK et al., 1993). Segundo Venturini (2003), a mioglobina é encontrada em altas concentrações nos tecidos musculares e sua propriedade funcional mais importante é a habilidade de ligar-se reversivelmente ao oxigênio molecular. A mioglobina, que tem estrutura similar à hemoglobina, porém de maior peso molecular, é formada por uma proteína globular e uma porção não-protéica, denominada grupo heme. A porção heme do pigmento é de interesse tecnológico, pois a cor da carne é fortemente dependente do estado de oxidação do ferro presente neste grupo. Quando o ferro estiver associado a uma molécula de oxigênio, a carne apresentará coloração vermelho brilhante, e o pigmento será chamado de oximioglobina. Quando associado à uma molécula de água, a cor será vermelho púrpura, por causa da mioglobina reduzida. Deste modo, quando houver associação com uma molécula de dióxido de carbono ou oxidação do ferro, a cor da carne será marrom, devido à 11 formação de metamioglobina. A conversão da forma ferrosa em forma férrica resulta em oxidação (HEDRICK et al., 1993). Cerca de 20% de metamioglobina na superfície de carnes bovinas é suficiente para causar rejeição dos produtos pelos consumidores. A cor vermelho intensa da carne é produzida pela oxigenação da deoximioglobina em oximioglobina, devido à exposição da mesma ao O2. Essa oxigenação é rapidamente reversível com as mudanças parciais na pressão do O2. Quando não há oxigênio, a forma predominante do pigmento é a forma reduzida mioglobina (Mb), que apresenta coloração vermelho-púrpura, como nas carnes embaladas a vácuo. Ao ser exposta ao ar, a Mb combina-se com o oxigênio e forma a oximioglobina (MbO2), de cor vermelho brilhante, indicando ao consumidor que o produto é fresco e de qualidade. A partir da oxidação do íon ferroso Fe++ para íon férrico Fe+++, forma-se a metamioglobina (MetMb), que é o pigmento marrom acinzentado, indesejável pelos consumidores de carne (VENTURINI, 2003). Tanto a profundidade da penetração do oxigênio na superfície da carne como as quantidades de Mb, de MbO2 e de MetMb, influenciam os graus de luminosidade e de saturação da cor dos músculos cárneos (ATKINSON et al. 1969; LEDWARD, 1970; JOHANSSON, 1989 apud FELDHUSEN et al., 1995). Normalmente, a superfície da carne exposta é vermelho brilhante porque a mioglobina está oxigenada, mas pode ocorrer deterioração dessa cor durante o armazenamento e exposição no varejo, devido à oxidação de pigmentos e/ou mesmo de lipídeos, entre outros motivos (PEREIRA, 2002). Com a oxidação da deoximioglobina ou da oximioglobina em metamioglobina ocorre descoloração ou escurecimento da carne e o retardamento da reversão da oxidação só ocorre pela mediação da enzima redutora de metamioglobina (GILL; MOLIN, 1991 apud JEREMIAH, 2001). Assim, a preservação da aparência dos cortes de carne envolve principalmente a prevenção ou o retardamento da formação da metamioglobina na superfície da carne (GILL, 1996). A molécula de deoximioglobina é mais susceptível à oxidação do que a oximioglobina. Desta forma, a metamioglobina forma-se mais rapidamente em baixas concentrações de O2. Torgren (2003), estudando carnes armazenadas em diferentes tipos de embalagens (a vácuo ou em atmosfera modificada com e sem a presença de oxigênio), por um período de 16 dias, encontraram carnes embaladas 12 sem a presença de O2 com valores de croma a* inferiores e com as superfícies das mesmas descoloridas, quando comparadas às carnes embaladas a vácuo ou na presença de O2. Mesmo quando o desenvolvimento da metamioglobina é prevenido pela rigorosa exclusão do O2 durante a estocagem, a deterioração da atividade redutora de metamioglobina diminui a habilidade do músculo em resistir à descoloração, quando exposto novamente ao oxigênio. A taxa de formação de metamioglobina varia entre os músculos, mas aumenta com o aumento da temperatura de estocagem, em todos os músculos. A redução na estabilidade da cor é maior em músculos com mais alta estabilidade inicial, e menor para músculos que apresentam mais baixa estabilidade inicial. Gill e Molin (1991 apud JEREMIAH, 2001), concluíram que após 12 semanas de estocagem a estabilidade da cor de qualquer músculo, sem pré-formação de metamioglobina, é semelhante à estabilidade da cor dos músculos com mais baixa estabilidade inicial da cor. A cor da carne também é determinada pelas propriedades de dispersão de luz pela superfície da mesma e não só pelo estado de oxidação da mioglobina. De acordo com Venturini (2003), a ressonância das duplas ligações conjugadas do grupo heme é responsável pela habilidade da mioglobina em absorver luz visível. A mioglobina é caracterizada por uma banda de absorção com um máximo em 555 nm, e sua cor é roxa. Na metamioglobina, o maior pico ocorre em 505 nm, e sua aparência visual é marrom. Conseqüentemente, a percepção visual da carne depende não somente das características do espectro do pigmento, mas das características de espalhamento e dispersão da luz pelo músculo. A variabilidade muscular é um fator muito importante na estabilidade da cor da carne. Segundo O’Keefe e Hood (1981), tecidos musculares deficientes em enzimas ou cofatores necessários para a redução da forma oxidada não serão capazes de reconverter MetMb, que uma vez formada persistirá na carne. Os autores afirmaram que diferentes tecidos musculares podem apresentar diferentes capacidades de redução de MetMb. Músculos com maior capacidade de redução apresentam coloração relativamente mais estável quando expostos ao ar. 13 1.2 ATMOSFERA MODIFICADA E MICROBIOLOGIA A vida de prateleira ou vida útil de carne bovina in natura está diretamente relacionada com a qualidade inicial da carne, com a eficiência do sistema de embalagem e com a adequação da cadeia frigorífica nas etapas de comercialização. A melhora na vida útil dos produtos cárneos ocorrerá através de propriedades de cor, estabilidade oxidativa e crescimento microbiano, sendo também influenciada pelas condições do meio ambiente em que são estocadas (KENNEDY et al., 2004). Quanto mais adequados forem estes fatores, melhor será a qualidade do produto que chegará à mesa dos consumidores (NISHI; FARIA, 2006). A embalagem tem um papel social muito importante, principalmente no setor de alimentos, uma vez que ela possibilita que os produtos cheguem a lugares remotos, preservando suas características e qualidades, o que não seria viável sem uma embalagem adequada. Com a escolha da embalagem certa, é possível reduzir o desperdício de alimentos e aumentar a distribuição de produtos acondicionados com higiene e segurança, melhorando assim a qualidade de vida (PERES, 2006). As tecnologias de embalagens evoluíram rapidamente, nas duas últimas décadas. Conseqüentemente, o conhecimento das características dos sistemas e materiais de embalagens, assim como os fatores do não-empacotamento que influenciam a manutenção da qualidade, são aspectos essenciais a serem considerados na seleção de sistemas apropriados de empacotamento. De acordo com Peres (2006), a indústria da carne exige maior segurança no manuseio deste tipo de produto para evitar a perda e deterioração do mesmo, por isso necessita de uma embalagem resistente para a conservação da aparência e frescor do produto no varejo, além de boa apresentação da embalagem aos olhos do consumidor, com formas simétricas para um melhor aspecto na prateleira. A principal função da embalagem preservativa é atrasar a deterioração microbiológica, restringindo o crescimento de organismos deteriorantes. Porém, para se tornar viável comercialmente, a deterioração não-microbiana também deve ser controlada (GILL, 1996). O sistema de embalagem mais comum para a comercialização de cortes bovinos, que é aquele que utiliza bandejas de poliestireno recobertas com filme de PVC, possui como principal limitação a conservação da cor 14 da carne. Sob condições normais de comercialização, em balcões refrigerados a 5ºC ou mais, a vida útil nestas embalagens fica restrita a dois ou três dias, porque embora ainda conserve grande parte de suas propriedades sensoriais e microbiológicas, a coloração vermelho-brilhante torna-se marrom escuro (SARANTÓPOULOS, 1991 apud PFLANZER JÚNIOR; FARIA, 2006). O período de estocagem dos alimentos é consideravelmente prolongado pela modificação da atmosfera que circunda o produto, a qual reduz a taxa de respiração dos alimentos e diminui a atividade dos microorganismos presentes (JAYAS et al., 2002). Em embalagens com atmosfera controlada, a atmosfera é alterada inicialmente e depois monitorada durante todo o tempo de estocagem. Conseqüentemente, o uso dessas embalagens irá maximizar a vida útil do produto, levando a uma maior flexibilidade na distribuição e na comercialização das carnes (JEREMIAH, 2001). Embalagem em atmosfera modificada (ATM) é um método bem conhecido para prolongar a vida útil de prateleira de vários alimentos, inclusive das carnes. De acordo com Nishi e Faria (2006), este sistema de embalagem influencia o comportamento da carne por alterar o ambiente interno da embalagem, também conhecido como micro ambiente. O sistema também reduzirá a contaminação da carne, além de constituir barreira efetiva ao vapor de água, prevenindo a perda por evaporação. Mas a principal característica da alteração da atmosfera gasosa é que a mesma vai influenciar na cor da carne e determinar a extensão e o tipo de deterioração microbiológica durante a estocagem. As atmosferas usadas combinam concentrações diferentes de oxigênio (O2), dióxido de carbono (CO2) e nitrogênio (N2), para manter a aparência de carne fresca e de coloração vermelha, tanto sob o ponto de vista microbiano como organoléptico, e cada um desses gases possui participação específica na extensão da vida útil do produto. Segundo Mancini e Hunt (2005), o foco das pesquisas está em descobrir qual a melhor mistura destes gases nas embalagens, com a qual será mantida a cor inicial da carne, a estabilidade desta cor e o tempo de vida deste produto, retardando o crescimento bacteriano e a oxidação lipídica. Atmosferas modificadas contendo altas concentrações de O2, geralmente consistem em misturas de 70% de O2 e 30% de CO2. O CO2 na atmosfera da embalagem restringe o crescimento de bactérias aeróbicas que causam 15 deterioração, enquanto a elevada concentração de O2 permite a conservação da cor da carne e prolonga a estabilidade da oximioglobina (GILL, 1991 apud JEREMIAH, 2001). De acordo com Eilert (2005), a maioria dos produtos cárneos embalados em atmosferas modificadas têm sido oferecidos em meio ambientes com alta concentração de O2 (aproximadamente 80% de oxigênio), para garantir a cor das carnes, e com um mínimo de 20% de CO2, para prevenir o crescimento microbiano no ambiente. Ahvenainen, (1989 apud SEKAR et al., 2006), também recomenda a proporção de 20% de CO2 e 80% de O2 como a mistura de gases mais apropriada para acondicionar carnes frescas, assim como Kennedy et al. (2004), que mostraram ser a composição de gases 80:20:0 de O2:CO2:N2, como a mais eficiente combinação de empacotamento, mantendo e prolongando a cor vermelha atrativa das carnes de carneiro embaladas em atmosfera modificada. Blakistone (1998) e Taylor (1996) apud Jakobsen e Bertelsen (2000), afirmam que as concentrações ideais de gases usadas em embalagens com atmosfera modificada para carnes normalmente são de 20-30% de CO2 e 70-80% de O2. Os autores do trabalho citado observaram que as carnes com maior estabilidade de cor vermelha brilhante foram embaladas em concentrações de 55 e 80% de O2. MacDougall (1982) indica o uso de embalagem em atmosfera modificada para se evitar ou retardar a descoloração da carne pela rápida formação de metamioglobina na mesma. Embalagem com concentrações de O2 maiores que 60% e com mínimo de 20% de CO2, na intenção de retardar o crescimento microbiano, também faz com que a banda de metamiolgobina fique submersa à no mínimo 1cm abaixo da superfície externa da carne. Desta forma, cortes na carne feitos em espessuras menores de 2cm não sofrem a influência da pressão parcial do oxigênio, não ocorrendo assim a rápida formação de metamioglobina na mesma. A carne é um ótimo meio para o crescimento microbiano. Vários trabalhos têm verificado a influência dos microrganismos na vida útil de produtos cárneos estocados. A principal propriedade que explica o rápido crescimento microbiano na carne consiste em sua própria composição: 75% de água e 25% de vários outros metabólitos, como aminoácidos, peptídeos, nucleotídeos e açúcares (LAWRIE, 1979). Depois do abate, a contaminação da carcaça é uma conseqüência natural do processo de esfola e preparo da mesma. A temperatura é um dos mais 16 importantes fatores que influenciam o crescimento microbiano na carne, mas não o único. A proporção de bactérias presentes na superfície da mesma também depende do oxigênio disponível e da atividade da água, que determinam além da quantidade, o tipo de microrganismo que cresce na carne (LABADIE, 1999). O ponto no qual a deterioração microbiana torna-se evidente, depende da natureza do substrato e do tipo de organismo presente. O crescimento de organismos aeróbicos é prevenido na embalagem a vácuo, pela remoção do O2 e produção de CO2. Contudo, a deterioração eventualmente se desenvolve como conseqüência do crescimento de organismos capazes de tolerar condições anaeróbicas. O crescimento de organismos aeróbicos é também inibido, mas não evitado, em atmosferas modificadas com alta concentração de O2 e moderada de CO2 (GILL; MOLIN, 1991 apud JEREMIAH, 2001). Os efeitos inibitórios da concentração moderada de CO2 em floras aeróbicas são aumentados em vários graus pela limitação da disponibilidade de O2 em atmosferas modificadas com baixa concentração deste gás, e nas embalagens a vácuo (GILL; MOLIN, 1991 apud JEREMIAH, 2001). Além disto, as concentrações de CO2 devem ser suficientemente altas para retardar o crescimento de espécies tolerantes a condições anaeróbicas. Em embalagens com atmosferas controladas, onde a atmosfera não é apenas modificada, mas controlada ou monitorada durante todo o período de estocagem, a privação de O2 previne o crescimento de espécies aeróbicas, enquanto as altas concentrações de CO2 inibem tanto as espécies aeróbicas como as espécies tolerantes a condições anaeróbicas (GILL; MOLIN, 1991 apud JEREMIAH, 2001). Embalagens a vácuo ou em atmosfera modificada exercem um importante efeito nos microrganismos. Embalagens a vácuo geralmente são bastante estáveis sob baixas temperaturas e uma limitada quantidade de O2 na atmosfera inibiria o crescimento bacteriano e as únicas bactérias que produziriam populações importantes seriam as que se desenvolvem em ambiente ácido (GILL; NEWTON, 1978). Os lactobacilos têm pequeno efeito nas propriedades organolépticas da carne. Produtos cárneos estocados a vácuo em temperatura em torno de 0ºC, tiveram 3 a 4 semanas de vida (GILL; NEWTON, 1978). O crescimento dos microorganismos durante a estocagem resulta do tipo de contaminação introduzida 17 pelo processamento da carne e da influência dos fatores físico-químicos aplicados durante a estocagem, como concluiu Labadie (1999), em revisão de literatura. Segundo o autor, existe um limitado conhecimento sobre o metabolismo protéico bacteriano nas carnes. Mais estudos neste campo poderia trazer informações preciosas sobre a seletividade da carne na sua flora específica e indicar precisamente como a carne é um nicho ecológico para aquelas espécies de bactérias envolvidas em sua deterioração. A eficácia da embalagem em atmosfera modificada (ATM) é bem conhecida pela indústria de carne e mais de 90% dos cortes das carcaças são transportados dos frigoríficos para os distribuidores de carne desta maneira (especialmente em embalagens a vácuo). O tempo máximo de estocagem da carne fresca é alcançado quando a mesma é mantida sob atmosfera com 100% de CO2 e em temperatura de –1,5ºC. Qualquer aumento na temperatura acima deste valor ótimo resultará numa diminuição proporcional na vida útil do produto (GILL; SHAND, 1993 apud JEREMIAH; GIBSON, 2001). O efeito inibitório do CO2 ao crescimento microbiano aumenta com a diminuição da temperatura da carne. A população de bactérias láticas reduz a ameaça dos patógenos, garantindo segurança ao alimento (JAYAS et al., 2002). Apesar de ter sido observado que a atmosfera das embalagens modificase muito pouco com a estocagem, as concentrações de O2, CO2 e N2 são alteradas progressivamente, com o O2 decrescendo mais rapidamente, enquanto a concentração de N2 aumenta progressivamente com a diminuição das concentrações dos outros gases (GILL; MOLIN, 1991 apud JEREMIAH, 2001). A despeito de ser proibido o uso do monóxido de carbono (CO) na embalagem de alimentos em muitos países, Luño et al. (2000), mostraram resultados em que atmosfera contendo 50% de CO2 e 0,5 a 0,75% de CO, na presença de baixas concentrações de O2 (24%) foi capaz de prolongar a vida útil de carne bovina por 5 a 10 dias, à temperatura de 1ºC, quando comparada com carne estocada em atmosfera contendo 70% de O2 e 20% de CO2. Os autores concluíram que a presença de CO e de 50% de CO2 prolongou a vida de prateleira dos produtos pela inibição do crescimento de bactérias que provocam deterioração da carne, pelo atraso na formação de metamioglobina, pela estabilização da cor vermelha, além de manter o odor de carne fresca nos produtos, diminuindo as 18 reações oxidativas. Os autores enfatizaram também que mais altos níveis de CO na mistura de gases, podem resultar em risco de a cor atrativa do produto mascarar o crescimento microbiano, apesar do forte odor que esta infestação proporciona à carne. Utilizando também baixas concentrações de CO nas embalagens com atmosfera modificada, Sorheim et al. (1999), encontraram diferenças na vida de prateleira das carnes, determinadas pelo tempo em que os produtos apresentaram odores diferentes, pela influência do método de embalagem, pela temperatura de estocagem e ainda pela carga microbiológica apresentada na carne. Os resultados sugeriram que carnes estocadas em misturas contendo CO, em embalagens a vácuo ou em tipo “ziplock” tiveram vida de prateleira mais longa. Já as carnes estocadas em altas concentrações de O2 desenvolveram odores de 2 a 7 dias mais cedo, a 4º ou 8ºC, quando comparadas às carnes estocadas em outras misturas de gases ou por outros métodos de empacotamento. Ainda neste experimento, os autores concluíram que independente do método de embalagem, a vida de prateleira das carnes pode ser prolongada consideravelmente se mantidas baixas as temperaturas da câmara de resfriamento, uma vez que a temperatura de estocagem influenciou intensamente na taxa de desenvolvimento da microflora e no tempo de aparecimento de odores. Em relação à cor da carne, a mistura com CO garantiu um brilho estável ou luminoso no vermelho das cores de todos os produtos avaliados, independentemente da temperatura de estocagem. Carpenter et al. (2001) investigaram se havia influencia ou não na classificação da carne bovina a preferência dos consumidores pelas diferentes cores de carne (vermelha, roxa ou marrom), e os diferentes sistemas de empacotamento (atmosfera modificada–MAP, embalagem a vácuo–VSP ou embalagem tradicional– PVC). Os consumidores examinados neste estudo mostraram preferência pela carne de cor vermelha e de embalagem PVC, que provavelmente influenciaria sua decisão na hora da compra. Entretanto, essas preferências por cor e tipo de embalagem não influenciaram no atributo de sabor. Como a indústria de carne caminha no sentido de centralizar os processos de embalagem, que empregam sistemas de empacotamento em atmosfera modificada e a vácuo, existe a necessidade de conquistar o consumidor, que tem preferência por carne fresca de cor vermelho brilhante, empacotada em embalagens 19 tradicionais de PVC, feita no próprio ponto de venda da mesma. Todavia, os resultados desta pesquisa indicaram que a percepção inicial por qualidade de carne não é uma garantia de satisfação ao paladar deste produto (CARPENTER et al., 2001). É provável que, uma vez que a decisão de compra da carne é realizada no mercado, a satisfação alcançada pelo gosto desta carne preparada em casa dependerá apenas dos atributos de qualidade ligados à maciez, suculência e sabor do alimento. 1.3. MACIEZ DA CARNE Luchiari Filho e Moura (1997), afirmaram que a textura é o primeiro atributo de qualidade avaliado quando se mencionam os aspectos qualitativos buscados na produção da carne bovina. Segundo Coró et al. (1999), a textura é um determinante da qualidade e seguramente a mais importante característica sensorial encontrada no consumo da carne. Apesar destas afirmações, por muitos anos produziu-se e consumiu-se carne sem se preocupar com as funções biológicas do tecido muscular no animal vivo e o quanto isto poderia influenciar na qualidade da carne. Com a compreensão dos eventos bioquímicos que ocorrem no tecido muscular vivo foi possível perceber que a carne, que é uma associação de músculo esquelético, tecido conjuntivo e gordura, é o resultado de uma série de reações físico-químicas que ocorrem no tecido muscular no momento do abate ou em momentos antes deste, determinando a qualidade final do produto (HEDRICK et al., 1993). Existem indícios de que animais azebuados (Bos indicus) apresentam proporcionalmente fibras miofibrilares maiores, além de conterem pontes cruzadas mais evidenciadas em relação às carnes oriundas de animais taurinos (Bos taurus), o que comprometeria a textura do produto cárneo (CORÓ et al., 1999). Após o abate ocorre a interação da miosina e actina, através de ligações que cessam com o esgotamento das reservas de ATP (HEDRICK et al., 1993). Considera-se que existam níveis intermediários de interações miosinaactina e que o amaciamento da carne, após a resolução do rigor mortis, seria provocado por enzimas proteolíticas do músculo, especificamente a µ-calpaína, que 20 se associa às proteínas miofibrilares e cuja ação proteolítica na transformação do músculo em carne inicia-se no momento do abate do animal (GOLL et al., 1992; KOOHMARAIE, 1996). O amaciamento da carne pode ser atribuído a um processo de duas fases: mudanças nos componentes do tecido conjuntivo da carne e enfraquecimento das miofibrilas (NISHIMURA et al.,1998, WARRIS, 2000). A primeira, mais rápida, onde ocorrem mudanças nos componentes miofibrilares, e uma segunda, mais lenta, onde ocorre o enfraquecimento estrutural do tecido conjuntivo intramuscular. No entanto, o músculo não se torna mais flexível durante o amaciamento, de tal forma que o processo de maturação não está associado à nenhuma dissociação de actiomiosina. Os filamentos finos e grossos continuam firmemente ligados pelas pontes de miosina. A maturação é uma técnica usada para melhorar a textura da carne. Segundo Luchiari Filho (2000), a maturação consiste em um processo que mantém a carne fresca à uma temperatura superior ao seu ponto de congelamento (-1ºC), com o objetivo de torná-la mais macia e com aroma peculiar. Este processo controla a atuação das enzimas naturais da carne, que agem nas proteínas causando a proteólise, produzindo o amaciamento da mesma. De acordo com Pardi et al. (2001) além de proporcionar amaciamento da carne, a maturação influencia em outras propriedades organolépticas, como o sabor, alterando acentuadamente sua palatabilidade. A maturação da carne é um processo bastante complexo, que se inicia com o rigor mortis e se prolonga durante o período de estocagem refrigerada, envolvendo um conjunto de reações enzimáticas, principalmente as enzimas calpaínas (cálcio dependente), responsáveis pelo amaciamento, e calpastatina, inibidora da calpaína (RUBENSAM et al., 1998). De acordo com os mesmos autores, a maturação aumenta a maciez da carne devido à ação das calpaínas, que hidrolizam as proteínas da linha Z e M nas miofibrilas, porém animais zebuínos apresentam uma elevada atividade e quantidade de calpastatina, que inibe a calpaína e impede sua ação proteolítica durante a maturação da carne. Em experimento realizado por Crouse et al. (1989), com porcentagens de 0, 25, 75 e 100% de animais Bos indicus, os autores demonstraram que à medida que aumentou o grau de sangue zebuíno nos cruzamentos, aumentou também a 21 força de cisalhamento. Os autores concluíram que a variação da maciez da carne não foi dependente do ambiente, e sim uma conseqüência direta do aumento do genótipo zebuíno, responsável pela redução da maciez da carne. Em outro experimento, Hager (2000) avaliou carnes de novilhos angus e zebuínos, maturadas por até 35 dias à 4ºC, e observou que as carnes dos zebuínos eram menos macias nos dias 1 e 7 de maturação, enquanto a maciez das carnes dos animais Angus alcançou o valor máximo após 7 dias de maturação. García-Esteban et al. (2004), estudando o músculo Biceps femoris de suínos (presunto curado), armazenados durante oito semanas sob atmosfera modificada ou a vácuo, concluíram que a embalagem em atmosfera modificada preservou melhor as amostras para maciez, quando comparada à embalagem a vácuo. Além da espécie e raça do animal, outras variáveis influenciam o processo de maturação da carne, tais como velocidade de glicólise, quantidade e solubilidade do colágeno, comprimento do sarcômero das miofibrilas, força iônica e degradação das proteínas miofibrilares (FELÍCIO, 1997). 1.4. pH No pós-morte do animal, ocorre a quebra do glicogênio, e conseqüentemente o acúmulo de acido lático nos músculos. Como este não pode mais ser removido pela corrente sanguínea, o músculo fica acidificado gradualmente. Em músculos como o Longissimus dorsi de bovinos bem alimentados e sem estresse, o valor de pH “in vivo” típico de 7,2 cai para 5,5 pós morte. O pH final varia de acordo com músculo. Como exemplo, em alguns músculos localizados no pescoço de suínos, o pH pode chegar bem próximo de 6,0 (WARRIS, 2000). Após o abate, as reservas de glicogênio são transformadas em acido lático, num processo anaeróbico (ausência de oxigênio), ocasionando uma diminuição do pH muscular (LUCHIARI FILHO, 2000). Entre o pH do animal vivo, de aproximadamente 7, e o valor de pH próximo de 5,8 a 6,0, a queda do valor do pH nos músculos de bovinos é 22 praticamente linear em relação ao tempo. No entanto esta queda depende da temperatura muscular, sendo mínima na temperatura de aproximadamente 10ºC e quando a temperatura atinge cerca de 0ºC a taxa aumenta. Por outro lado, quando a temperatura aumenta para 37ºC a taxa também aumenta, produzindo uma relação curvilínea entre taxa de queda de valores de pH e temperatura. Existem evidências de que aumentos da taxa de queda de de valores pH acima e abaixo de 10ºC são causados pela ativação da enzima actiomiosina ATPase, resultando em contração muscular. Entretanto, o aumento da taxa em temperaturas acima de 10ºC é causado pela maior ativação da enzima ATPase independente de cálcio, enquanto o aumento em temperatura abaixo de 10ºC é causado pela ATPase dependente de cálcio. Os íons de cálcio que estimulam esta enzima vêem do retículo sarcoplasmático, o qual perde sua habilidade de seqüestrar cálcio em baixas temperaturas (WARRIS, 2000). As proteínas dos músculos tendem a se desnaturar com a queda do pH. Isto leva a uma redução no poder de retenção de água pelo músculo. Além disto, as proteínas miofibrilares, actina e miosina encontram seu ponto isoelétrico (pH no qual as moléculas de proteínas não têm carga elétrica) e tendem a perder a água que normalmente é acumulada nelas. Ambos os fenômenos levam a uma exsudação do fluido das fibras musculares (WARRIS, 2000). O fenômeno de rigor mortis, também chamado de rigidez cadavérica, aparece após o abate do animal, quando os músculos da carcaça tornam-se enrijecidos. O período para o estabelecimento do rigor mortis é variável em função da quantidade de reservas de energia (glicogênio) que o animal possuía antes do abate, ou seja, quanto mais estresse ou exercícios, menos energia acumulada, mais rápida será a diminuição dos valores de pH e mais rápido o estabelecimento do rigor mortis (LUCHIARI FILHO, 2000). De acordo com Warris (2000), o rigor mortis ocorre quando o nível de ATP cai a níveis bastante baixos. Quando isto ocorre, as moléculas de actina e miosina dos filamentos finos e grossos combinam-se de forma irreversível, formando a actiomiosina, e neste momento a extensibilidade do músculo é perdida. A resolução do rigor é determinada apenas pela disponibilidade de ATP e não pelo valor de pH do músculo. É possível ter rigor num músculo no qual o pH ainda está alto, se o animal tiver sofrido estresse pré-abate, fenômeno chamado rigor alcalino. 23 2 OXIDAÇÃO A oxidação lipídica é o principal processo pelo qual ocorre perda de qualidade da carne e seus produtos, depois da deterioração microbiana (GRAY et al., 1996). Além da alteração de odor e gosto a oxidação lipídica está relacionada também com a oxidação dos pigmentos da carne, provocando perda de cor. O processo de oxidação se inicia na ligação carbono-hidrogênio adjacente à dupla ligação da cadeia de carbono e pode ser catalisado por um grande número de fatores, especialmente ambientais (umidade, temperatura, luz e oxigênio), presença de metais (cobre, ferro e manganês), de enzimas e pigmentos (ADAMS, 1999). O processo autoxidativo pode ser explicado em três fases: início, propagação e término segundo modelo proposto por Farmer (1942): - Iniciação: R-H → R• + H• - Propagação: R• + O2 → R-O-O• RO-O• + RH → R-O-OH + R• - Término: R• + R• → R-R R-O-O• + R• → R-O-O-R R-O-O• + R-O-O• → R-O-O-R + O2 em que: RH – Ácido graxo insaturado R• - Radical livre ROO• - Radical peróxido ROOH – Hidroperóxido Nas fases de início e propagação, a presença de radicais livres, que são moléculas extremamente reativas, é decisiva (Adams, 1999). Essas formas reativas são normalmente produzidas durante o metabolismo do oxigênio nos tecidos e são chamadas de espécies reativas de oxigênio (ROS – Reactive Oxygen Species). Estes compostos dividem-se em radicais (O2 - e HO•) ou não radicais (H2O2). Alguns deles são produzidos durante o metabolismo aeróbio das células vivas, como 24 o radical superóxido (O2 -), que é formado pela adição de um elétron extra ao oxigênio molecular (O2), durante o processo de redução do oxigênio na cadeia respiratória mitocondrial. Da mesma forma, os macrófagos, quando estimulados, produzem O2 - e H2O2 durante o processo normal de fagocitose (COMBs, 1998). Mesmo apresentando pouca reatividade química, os compostos O2 – e H2O2, quando expostos a determinados íons metálicos (Fe2+ e Cu2+), geram um radical livre altamente reativo, o radical hidroxila (HO•). Os metais bivalentes podem também catalisar a reação de decomposição do H2O2 ou do hidroperóxido (ROOH) já produzido pela oxidação lipídica, formando os radicais HO• ou RO•, respectivamente. O radical hidroxila (HO•) é provavelmente o radical livre mais importante para a iniciação do processo de oxidação nos tecidos animais, uma vez que ele pode rapidamente remover um átomo de hidrogênio do ácido graxo insaturado (ADAMS, 1999). Os principais alvos do radical hidroxila (HO•) são os lipídeos, especialmente os ácidos graxos insaturados da membrana celular, as proteínas e o DNA (COMBS, 1998). Os ácidos graxos insaturados da membrana celular são muito suscetíveis aos radicais livres (HO• ou RO•) devido a sua estrutura química, que permite a retirada de um átomo de hidrogênio de um dos grupos –CH2- da cadeia carbônica e a conseqüente formação de um radical livre de carbono (-•CH-), iniciando, assim, o processo de peroxidação lipídica. Estes radicais de carbono, que são instáveis e suscetíveis ao oxigênio molecular (O2), se reestruturam rapidamente na forma de dienos conjugados, dando origem ao radical peroxila (ROO•). Segundo o modelo proposto por Farmer (1942), este radical tem a capacidade de retirar um átomo de hidrogênio de outro ácido graxo insaturado intacto, propagando a reação em cadeia até que todo ácido graxo insaturado da membrana seja completamente oxidado a hidroperóxido (ROOH). Os hidroperóxidos são degradados na presença de metais de dupla valência, como Cu2+ e Fe2+ em estado livre (íons) ou ligados a proteínas (hemoglobinas), liberando radicais que dão seqüência à cadeia de reações de oxidação e outros produtos de clivagem como malonaldeídos e alcanos. Acredita-se que esta degradação oxidativa dos ácidos graxos insaturados da membrana 25 fosfolipídica leva a mudanças físico-químicas que resultam em disfunções da membrana celular (COMBS, 1998). Apesar da intensa produção de radicais livres nos tecidos durante os processos metabólicos naturais, grandes quantidades destes compostos podem ter origem exógena e ser provenientes, por exemplo, da poluição, do consumo de alimentos oxidados, da fumaça dos cigarros, da radiação solar, dentre outros. Logo após a morte do animal, inicia-se o processo de deterioração, que aumenta de intensidade até que a carne se torne inaceitável ao consumo. Durante o processo de conversão de músculo em carne ocorre uma série de mudanças bioquímicas que acompanham o metabolismo pós-abate e pós-morte e promovem condições para que o processo de oxidação se instale. Estas mudanças favorecem o desenvolvimento da oxidação da fração fosfolipídica altamente insaturada nas membranas subcelulares, uma vez que é improvável que os mecanismos de defesa das células do animal vivo ainda funcionem perfeitamente após o abate (GRAY et al., 1996; MORRISSEY et al., 1998). Os hidroperóxidos formados durante o processo de oxidação lipídica são essencialmente inodoros, contudo, eles se decompõem em uma grande variedade de compostos secundários voláteis e não-voláteis. Dentre estes, os aldeídos são os que mais contribuem para perda do aroma natural das carnes devido a sua alta velocidade de formação durante o processo de oxidação lipídica. De uma maneira geral, o odor desenvolvido nas carnes armazenadas sob refrigeração pode ser atribuído mais ao mascaramento do seu aroma natural resultante do aumento do conteúdo de odores desagradáveis no material armazenado, do que pela degradação do aroma original (GRAY et al., 1996). A oxidação lipídica em carnes pode ser acompanhada através do Valor de TBARS segundo Tarladigs et al. (1960), visto que produtos primários de oxidação lipídica constituem-se principalmente de hidroperóxidos, os quais são rapidamente decompostos em várias substâncias reativas ao ácido 2-tiobarbitúrico (TBA), particularmente carbonilas, sendo o malonaldeído o elemento mais importante. O produto da reação destas substâncias com o TBA é colorido e absorve fortemente em 532nm. 26 Racanicci (2004), utilizando essa metodologia, verificou que ao final de 12 dias de armazenamento refrigerado o valor de TBARS de sobrecoxas de animais alimentados com dietas formuladas com adição de óleo oxidado de vísceras de aves foi significativamente superior ao da carne dos animais alimentados com dieta formulada com óleo fresco, ao final de 12 dias de armazenamento. O mesmo também foi verificado para carne armazenada sob congelamento. A oxidação também pode ser função da atividade de água do produto, propriedade de um alimento que pode ser definida como a água disponível para o crescimento microbiano ou demais reações de natureza química, física ou enzimática. Para os alimentos, em geral, com valores menores que 0,6 de atividade de água, a intensidade de deterioração é mais baixa, sendo cada vez menor à medida que este valor diminui (Figura 1). No entanto, a susceptibilidade de carnes congeladas à oxidação pode ser função da atividade de água (Aa). Enquanto que a carne fresca possui uma Aa de 0,99, durante o congelamento, os músculos mantidos sob temperaturas de –18ºC, ela pode ser reduzida a valores de até 0,6. Como se pode visualizar através da Figura 1, a atividade de água na faixa de 0,8 a 0,6 favorece o aumento das reações de oxidação lipídica (VAN LAACK, 1994). Os alimentos perecíveis são os que oferecem maior disponibilidade de água para o crescimento microbiano. A redução da atividade de água é, portanto, fator preponderante na preservação de alimentos (Figura 1). Em geral, afirma-se que ao se reduzir a atividade de água de 0,85 para 0,65, a vida útil aumenta de uma semana para dois anos, desde que o produto seja devidamente embalado, de modo a manter a atividade de água constante ao longo da armazenagem (LABUZA, 1982). A atividade de água pode influenciar as reações químicas de diferentes maneiras. Pode também alterar a mobilidade dos reagentes e formar pontes de hidrogênio ou complexos com os reagentes. Dessa forma, um aspecto prático muito importante relacionado à atividade de água é controlar as reações químicas e enzimáticas indesejáveis, que reduzem a vida útil dos alimentos. A velocidade das alterações nas propriedades dos alimentos pode ser minimizada ou acelerada dependendo do valor da atividade de água (SARANTÓPOULOS, 2001). A umidade relativa do ambiente é importante e pode influenciar a atividade de água de um alimento, a menos que a embalagem proporcione barreira adequada. Muitos materiais de embalagem flexível proporcionam boa barreira à umidade, mas 27 nenhum é completamente impermeável, limitando assim a vida útil de alimentos de baixa atividade de água (ROBERTSON, 1992). Figura 1 - Velocidade de transformação nos alimentos em função da atividade de água Fonte: Robertson (1992) A cor é um dos principais parâmetros indicadores da qualidade da maioria dos alimentos e pode ser utilizada para acompanhar a qualidade oxidativa de carnes frescas. Em carnes, este parâmetro tem importante influência na decisão de compra pelos consumidores e na sua aceitação. É uma importante propriedade funcional e está intimamente relacionada às outras, como pH, capacidade de retenção de água, capacidade emulsificante e a textura. Na maioria dos casos, a cor pode ser considerada indicadora das condições destas propriedades. A alteração de cor na carne durante o armazenamento congelado se deve à oxidação da oximioglobina (GENOT, 2000), de coloração vermelho brilhante, à 28 forma de metamioglobina (mioglobina oxidada), de coloração marrom, conforme demonstrado a seguir (PAINE & PAINE, 1983). Sistema Sem O2 enzimático ↓↓ Mioglobina reduzida ← Oximioglobina ← Metamioglobina (vermelho-púrpura) → (vermelho-brilhante) → (marrom) ↑↑ Presença de O2, Oxidação, exposição exposição ao ar prolongada ao O2, desidratação A oxidação da oximioglobina na superfície da carne é um resultado de processos de degradação fotoquímica e térmica. Em carnes congeladas, a fotoxidação destes pigmentos pode ser um grande problema para a aceitação do produto (GENOT, 2000). Carnes com valores de pH menores que 5,7, logo após o abate, podem ser classificadas como carnes PSE (pale, soft e exudative), fenômeno o qual se caracteriza pela desnaturação de proteínas. Esta desnaturação aumenta a birrefringência da carne, causando o desvio da luz, isto é, menos luz é transmitida através das fibras e mais luz acaba sendo dispersa. Isto leva à palidez da carne. A suscetibilidade da carne à oxidação lipídica tem sido estudada por vários pesquisadores (MIELCHE; BERTELSEN,1994; GRAY et al., 1996; GRAU et al., 2001) com a finalidade de buscar soluções para amenizar este problema. Com isto, tem sido aplicadas diferentes tecnologias de processamento e armazenamento para aumentar o tempo de vida útil destes produtos, como embalamento a vácuo e com atmosfera modificada, as quais têm-se mostrado efetivas no retardamento da oxidação (GRAY et al., 1996). 29 3 CONGELAMENTO E EMBALAGENS O mercado de alimentos congelados apresenta um grande potencial de crescimento, pois seu consumo no Brasil é ainda baixo se comparado ao dos Estados Unidos e de países europeus (SARANTÓPOULOS et al., 2001). O congelamento é, indiscutivelmente, um dos melhores métodos de conservação de alimentos. Adequadamente conduzido, inibe a deterioração microbiológica, reduz a velocidade de reações químicas, como a atividade enzimática e a oxidação de gorduras, ao mesmo tempo em que retém o sabor, o aroma, a cor e o valor nutritivo dos alimentos e pouco altera a textura dos produtos após o descongelamento. O congelamento consiste em reduzir a temperatura do alimento (geralmente a -18 ºC), com a conseqüente cristalização de uma parte da água e alguns dos solutos. Durante o processo de congelamento, a água da solução é transferida para os cristais de gelo, o que resulta na concentração de quase todos os constituintes não aquosos em uma quantidade muito pequena de água não congelada (ROBERTSON, 1992). A velocidade do processo de congelamento é um fator importante para a qualidade final do produto. No congelamento lento há remoção de água das células e grandes cristais de gelo são formados, podendo ocorrer danos físicos aos tecidos e paredes celulares. Desse modo, durante o processo de congelamento, a estrutura dos tecidos pode ser rompida, provocando exsudação e perda de líquidos ocasionando reações indesejáveis que resultam no desenvolvimento de aroma e sabores indesejáveis, redução do valor nutricional e, principalmente, alterações na textura e aparência dos alimentos após o descongelamento. No congelamento rápido os cristais de gelo formados são menores e a qualidade final do produto tende a ser superior (HALÁSZ et al., 1986). A formação de gelo durante o congelamento tem aspectos benéficos e prejudiciais. Os benefícios incluem o fortalecimento das estruturas e a remoção da água livre, com a redução da Aa de 0,99 para 0,60 (VAN LAACK, 1994), em função unicamente da temperatura, independendo da natureza e composição do alimento. 30 Os efeitos prejudiciais incluem as conseqüências da formação de cristais de gelo, como rompimento das estruturas celulares por perfurações, a desidratação parcial do tecido em contato com o cristal de gelo e a concentração dos reagentes (ROBERTSON, 1992). O congelamento não destrói completamente a microflora do produto, mas o número de células viáveis é reduzido durante o processo e armazenagem. Imediatamente após o congelamento, a eficiência da eliminação de microrganismos varia de acordo com a espécie, sendo que as células que continuam viáveis logo após o congelamento vão, gradualmente, tornando-se inviáveis durante o armazenamento (SARANTÓPOULOS et al., 2001). O declínio no número de microrganismos viáveis é relativamente rápido a temperaturas abaixo do ponto de congelamento (principalmente em torno de -2 ºC), mas é menor a temperaturas inferiores, sendo bastante lento a temperaturas inferiores a -20ºC (SARANTÓPOULOS et al., 2001). O congelamento é um meio para prolongar a vida útil de carnes e derivados, pois à medida que a temperatura é reduzida as reações físicas, químicas e bioquímicas que acarretam alterações sensoriais nestes produtos passam a ocorrer em baixa velocidade, apesar de não serem completamente paralisadas mesmo quando o alimento é armazenado a -30 ºC. Ao mesmo tempo, parte dos microrganismos deterioradores deixa de se multiplicar, sendo que a maioria das bactérias e fungos pára de se desenvolver a -8 ºC, e parte é destruída (PAINE & PAINE, 1983). De modo geral, os produtos cárneos congelados possuem, como parâmetro de qualidade, o grau de desnaturação protéica que ocorre durante o armazenamento. A desnaturação de proteínas ocorre devido às condições do congelamento e descongelamento e oscilações na temperatura de armazenamento. Com a desnaturação, as proteínas perdem a capacidade de reter água, o que irá alterar a textura da carne após o descongelamento e suas propriedades funcionais (ARDITO, 1994). Além da desnaturação de proteínas, podem ocorrer nos produtos cárneos congelados, desidratação da superfície, oxidação de gordura e alterações na cor (SARANTÓPOULOS et al., 2001). 31 A desidratação superficial ou queima pelo frio (freezer burn) ocorrer quando o produto perde umidade para o ambiente de estocagem através da embalagem. Bolsões de ar que se formam entre a embalagem e o produto também resultam em queima pelo frio, além de dificultar o próprio congelamento atuando como isolante. Contudo, os principais fatores responsáveis pela queima pelo frio são as flutuações de temperatura durante a estocagem e as diferentes etapas de distribuição que podem resultar na formação de cristais de gelo na superfície dos produtos embalados em materiais impermeáveis ao vapor d’água quando há um descongelamento parcial ou total do produto durante a flutuações de temperatura. A queima pelo frio prejudica o aspecto da carne, ressecando sua superfície, comprometendo sua coloração, sabor e textura, além de acarretar perda de peso (KAREL et al., 1975). A deterioração do sabor devido à oxidação das gorduras é um fator limitante da vida útil de carnes e produtos cárneos congelados. As carnes de suínos e aves rancificam mais rapidamente que a bovina, uma vez que apresentam maior porcentagem de gorduras, além de serem mais insaturadas (OLIVO & SHIMOKOMAKI, 2001). A cor da carne congelada é influenciada pelo processamento, material de embalagem, velocidade de congelamento e condições de armazenamento como a temperatura, tempo e luz. Flutuações de temperatura também podem comprometer a cor da superfície de aves rapidamente congeladas (SARANTÓPOULOs et al., 2001). 3.1 EMBALAGENS A embalagem influencia a qualidade e durabilidade de carnes e aves, pois altera o ambiente ao redor do produto, criando condições que retardam as reações de deterioração. A embalagem previne a evaporação da umidade do produto, evitando perdas de peso e alterações de aparência, textura e aroma. Contudo, a maior alteração no ambiente que circunda o produto, provocada pela embalagem, é quanto à composição gasosa. Esta atmosfera irá determinar a cor do produto, o tipo 32 e a extensão da deterioração microbiológica e a velocidade de oxidação dos seus componentes (SARANTÓPOULOS, 1991). O uso de embalagens para acondicionamento de carnes, aves e derivados congelados tem como principais objetivos a proteção contra a desidratação e, por isso, deve-se utilizar materiais de embalagem com baixa permeabilidade ao vapor de água. Problemas de queima pelo frio podem ocorrer, mesmo quando embalagens com excelente barreira ao vapor d’água são utilizadas, se o espaço livre não for bastante reduzido (SARANTÓPOULOS et al., 2001). Também é imprescindível uma boa resistência mecânica, flexibilidade e elasticidade a baixas temperaturas, para se evitar rasgos e perfurações durante todas as etapas de produção, estocagem e comercialização do produto congelado. A perfuração ou rasgo da embalagem pode levar à queima pelo frio e permitir a entrada de oxigênio no interior da embalagem, podendo provocar a oxidação de gorduras e pigmentos resultando na rancificação e alterações na coloração da carne. Os problemas de furos e rasgos são comuns nas embalagens devido ao manuseio inadequado e da própria ação do produto que, após o congelamento, torna-se rígido e com extremidades pontiagudas, que provocam ruptura do filme (SARANTÓPOULOS et al. 2001). Neste estudo foram utilizadas as embalagens mais comumente encontradas no mercado, que são a bandeja de poliestireno recoberta com filme de PVC. 3.1.1 Poliestireno – PS O poliestireno é obtido a partir da polimerização do monômero de estireno. É um líquido e o método mais simples de polimerizá-lo é por aquecimento (SARANTÓPOULOS et al., 2002). As embalagens de poliestireno possuem uma permeabilidade moderada a gases como 02 e a luz e alta permeabilidade aos vapores de água. São muito utilizadas com bandejas para produtos cárneos e fatiados, especialmente em supermercados. Destaca-se a fragilidade da embalagem. O poliestireno é um 33 material rígido e com baixa resistência ao impacto e à flexão, uma vez que sua cadeia principal é relativamente rígida pelo efeito da presença dos anéis benzênicos, características que limitam seu uso (SARANTÓPOULOS et al., 2002). 3.1.2 Policloreto de vinila – PVC O policloreto de vinila é obtido a partir da polimerização do cloreto de vinila. Este monômero é sintetizado a partir do dicloroetileno, que por sua vez é obtido a partir da reação entre o cloro e o etileno. O etileno é derivado da indústria petroquímica e o cloro é extraído do cloreto de sódio, isto é, é um polímero derivado de 43% do petróleo e 57% da fonte inorgânica (SARANTÓPOULOS et al., 2002). O PVC é a segunda resina plástica mais vendida em todo o mundo, perdendo apenas para o polietileno. Suas aplicações são tão amplas quanto sua versatilidade em propriedades, no entanto possui uma alta permeabilidade à luz, moderada permeabilidade ao oxigênio e a vapores de água. No segmento de embalagem, o PVC é usado em filmes plastificados esticáveis, muito empregados como envoltórios de produtos in natura, como carnes, frango e frutas, para a venda em supermercados e para uso caseiro (SARANTÓPOULOS et al., 2002). 34 CONCLUSÃO Conservação é o processamento de alimentos para se poderem armazenar durante mais tempo. A espécie humana depende de produtos de origem vegetal e animal para a sua provisão alimentar. Como a maioria destes produtos apenas se encontram facilmente disponíveis durante certas estações do ano e como os alimentos frescos se estragam rapidamente, desenvolveram-se métodos para a conservação de alimentos. Buscando atender às necessidades de redução das perdas alimentares e a diminuição dos riscos à saúde humana pela contaminação microbiana, o setor alimentício passou a investir em novos processos tecnológicos para a conservação de seus produtos. As radiações ionizantes, em pequenas doses, são capazes de destruir contaminantes microbianos, incluindo os microorganismos de decomposição, aumentando a vida útil dos alimentos, diminuindo os riscos à saúde, sem alterar drasticamente suas características organolépticas ou causar qualquer prejuízo a saúde dos consumidores. Todos os métodos de conservação de carne visam à obtenção de alimentos saudáveis. Do exposto conclui-se que os processos de conservação de alimentos permitem: aumentar o período de tempo durante o qual os alimentos podem ser consumidos com segurança; em certos casos, melhorar as propriedades organolépticas dos alimentos, isto é, propriedades agradáveis aos órgãos dos sentidos; ultrapassar a sazonalidade do consumo de certos alimentos, tornando a dieta mais variada e equilibrada; aumentar a higiene alimentar; facilitar a tarefa de preparação dos alimentos. 35 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ADAMS, C. A. Nutricines: food components in health and nutrition. Nottingham: Nottingham University Press, 1999. cap.2, p.11-32: Oxidation and antioxidants. ANUALPEC – Anuário estatístico da pecuária de corte. São Paulo: FNP (Consultoria/Argos Comunicação), 2005. ARDITO, E. F. G., ALVES, R. M. V. Embalagens para alimentos congelados. Coletânea do Instituto Tecnologico de Alimentos, v. 24, n. 1, p. 11-28, 1994. CARPENTER, C. E.; CORNFORTH, D. P.; WHITTIER, D. Consumer preferences for beef color and packaging did not affect eating satisfaction. Meat Science, Londres, v.57, n.4, p.359-63, 2001. CICHOSKI, A.J.; TERRA, N.N. Características Sensoriais em Carne. Higiene Alimentar, São Paulo, v.10, n.46, p.32-43, 1996. COMBS, G. F. The vitamins. London: Academic Press, 1998. cap.7, p.189-222: Vitamin E. CORÓ, A.G.; YOUSSEF, E.Y.; SHIMOKOMAKI, M. Carne do zebu: o que está atrás de sua textura. Revista Nacional da Carne, São Paulo, v.23, n.271, p.28-34, 1999. CROUSE, J.D. et al. Comparasions of Bos indicus and Bos taurus inheritance for carcass beef characteristics and meat palatability. Journal Animal Science, Savoy, v.67, p.2661-8, 1989. EILERT, S.J. New Packaging technologies for the 21st century. Meat Science, Londres, v.71, n.4, p.122-7, 2005. FARMER, E. H.; BLOOMFIELD, G. F.; SUNDARALINGAM, A.; SUTTON, D. A. The course and mechanism of autoxidation reactions in olefinic and polyolifinic substances, including rubber. Transactions of the Faraday Society, v.38, p.348356, 1942. FELDHUSEN, F. et al. Influence of Storage Time on Parameters of Colour Stability of Beef. Meat Science, Londres, v.40, n.2, p.235-43, 1995. FELÍCIO, P.E. Fatores ante e postmortem que influenciam na qualidade da carne bovina. In: ______. Produção de novilho de corte. Piracicaba: FEALQ, 1997, p.7997. GARCÍA-ESTEBAN, M.; ANSORENA, D.; ASTIASARÁN, I. Comparison of modified atmosphere packaging and vacuum packaging for long period storage of dry-cured ham: effects on colour, texture and microbiological quality. Meat Science, Londres, v.67, n.1, p.57-64, 2004. 36 GASPERLIN, L.; ZLENDER, B.; ABRAM, V. Colour of normal and high pH beef heated to different temperatures as related to oxygenation. Meat Science, Londres, v.54, n.4, p.391-8, 2000. GENOT, C. Congelación y calidad de la carne. Zaragoza: Acribia, 2000. 104p. GILL, C. O. Extending the storage life of raw chilled meats. Meat Science, Londres, v.43, n.S, p.99–109, 1996. GILL, C. O.; NEWTON, K. G. The ecology of bacterial spoilage of fresh meat at chill temperatures. Meat Science, Londres, v.2, n.3, p.207–17, 1978. GOLL, D.E. et al. Role of the calpain system in muscle growth. Biochimie, Paris, v.74, n.3, p.225-37, 1992. GRAU, A.; GUARDIOLA, F.; GRIMPA, S.; BARROETA, A. C.; CODONY, R. Oxidative Stability of dark chicken meat through frozen storage: influence of dietary fat and α-tocopherol and ascorbic acid supplementation. Poultry Science, v.80, p.1630-1642, 2001. GRAY, J. I.; GOMAA, E. A.; BUCKELEY, D. J. Oxidative quality and shelf life of meats. Meat Science, v.43, p.111-123, 1996. HAGER, L.B. Evaluation of carcass traits, connective tissue, and myofibrilar proteins characteristics on tenderness of 11 steers sired by Bos indicus bulls. M.S. Thensis, Texas A&M University, College Station, TX, 2000. HEDRICK, et al. Principles of Meat Science. 3.ed. Dubuque: Hendal//Hunt Publishing Company, 1993. INSAUSTI, K. et al. Colour stability of beef from different Spanish native cattle breeds stored under vacuum and modified atmosphere. Meat Science, Londres, v.53, n.4, p.241-9, 1999. JAKOBSEN, M.; BERTELSEN, G. Colour stability and lipid oxidation of fresh beef. Development of a response surface model for predicting the effects of temperature, storage time, and modified atmosphere composition. Meat Science, Londres, v.54, n.1, p.49-57, 2000. JAYAS, D. S.; JEYAMKONDAN, S. Modified Atmosphere Storage of Grains Meats Fruits and Vegetables. Biosystems Engineering, Londres, v.82 n.3, p.235–51, 2002. JEREMIAH, L. E. Packaging alternatives to deliver fresh meats using short – or long – term distribution. Food Research International, Barking, v.34, n.9, p.749–72, 2001. JEREMIAH, L. E.; GIBSON, L.L. The influence of storage temperature time on color stability, retail properties and case-life of retail-ready beef. Food Research International, Barking, v.34, n.9, p.815-26, 2001. 37 KAREL, M. Physical principles of food preservation. Madison: CRC Press, 1975, cap. 10, p. 309-358: Dehydration of foods. KENNEDY, C.; BUCKLEY, D.J.; KERRY, J.P. Display life of sheep meats packaged under atmospheres of various volumes and compositions. Meat Science, Londres, v.68, n.4, p.649-58, 2004. KOOHMARAIE, M. Biochemical factors regulating the toughening and tenderization process of meat. Meat Science, Londres, v.43, n.S, p.193-201, 1996. LABADIE, J. Consequences of packaging on bacterial growth. Meat is an ecological niche. Meat Science, Londres, v.52, n.3, p.299–305, 1999. LABUZA, T. P. Shelf-life dating foods. Chicago: Food & Nutrition Press, 1982. cap. 10. p. 359-372: Basic food preservation and degradation modes. LAWRIE, R. A. Meat science (3.ed.). Oxford: Pergamon Press, 1979, 451 p. LUCHIARI FILHO, A. Pecuária da carne bovina. São Paulo: R. Vieira Gráfica & Editora, 2000. 134 p. LUCHIARI FILHO, A. ; MOURA, A.C. Situação atual e tendências da pecuária de corte no Brasil relacionados à qualidade de carne. In : I Simpósio Internacional sobre Produção Intensiva do Gado de corte, 1.; 1997, São Paulo. Proccedings. São Paulo, p.42-4. LUÑO, M. et al. Beef shelf life in low and high CO2 atmospheres containing different low CO concentrations. Meat Science, Londres, v.55, n. 4, p.413–9, 2000. MacDOUGALL, D.B. Changes in the colour and opacity of meat. Food Chemistry, Londres, v.9, p.75–88, 1982. MANCINI, R.A.; HUNT, M.C. Current research in meat color. Meat Science, Londres, v.71, n.1, p.100–21, 2005. MIELCHE, M. M.; BERTELSEN, G. Approaches to the prevention of warmedover flavour. Trends in Food Science and Tecnology, v.5, p.322-327, 1994. MORRISSEY, P. A.; SHEEHY, P. J.; GALVIN, K.; KERRY, J. P.; BUCKLEY, D. J. Lipid stability in meat and meat products. Meat Science, v.49, n.1, p.73-86, 1998. NISHI, L. M.; FARIA, A. F. Composições gasosas em sistemas de embalagens com atmosfera modificada para carne bovina. Revista Nacional da Carne. São Paulo, n.353, p.54-9, jul. 2006. NISHIMURA, T. et al. Changes in mechanical strength of intramuscular connective tissue during postmorting ageing of beef. Journal of Animal Science, Savoy, v.76, n.2, p.528-32, 1998. 38 O’KEEFFE, M; HOOD, D.E. Anoxic storage of fresh beef: color stability and weigh loss. Meat Science, Londres, v.5, n. 2, p.267-81, 1981. OLÍVIO, R.; SHIMOKOMAKI, M. Carnes no caminho da pesquisa. Cocal do Sul: Imprint, 2001. 155p. PAINE, F. A.; PAINE, H. Y. A handbook of food packing. Glasgow: Blackie Academic & Professional, 1983. 497p. PARDI, M.C. et al. Ciência, higiene e tecnologia da carne. 2.ed, Goiânia: UFG, 2001, 1v. PEREIRA, A.S.C. Qualidade da carne bovina de Nelore (Bos taurus indicus) suplementados com vitamina E. 83f. Dissertação (mestrado) - Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo, Pirassununga, 2002. PERES, P.S. O setor de embalagem e a indústria de carne. Revista Nacional da Carne. São Paulo, n.353, p.52, jul. 2006. PFLANZER JÚNIOR, S. B.; FARIA, J. A. F. Sistemas de embalagem para carne bovina refrigerada. Revista Nacional da Carne. São Paulo, n.353, p.61-6, jul. 2006. RACANICCI, A. M. C. O efeito do uso do óleo de vísceras de aves oxidado no desempenho de frangos de corte e na estabilidade oxidativa da carne da sobrecoxa. Piracicaba, 2004. 80p. Tese (Doutorado). Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo. ROBERTSON, G. L. Food packaging: principles and practice. New York: Marcel Decker, 1992. 676p. RUBENSAM, J.M. ; FELICIO, P.E. ;TERMIGNONI, C. Influência do genótipo Bos indicus na atividade da calpastatina e na textura da carne de novilhos abatidos no sul do Brasil. Ciência e tecnologia de alimentos, Campinas, v.18, n.4, p.405-09, 1998. SARANTÓPOULOS, C. I. G. L.; OLIVEIRA, L. M.; ANJOS, V. D. A.; ALVES, R. M. V.; ARDITO, E. F. G. Embalagem para produtos cárneos. Campinas: CETEA/ITAL, 1991. 92p. SARANTÓPOULOS, C. I. G. L.; OLIVEIRA, L. M.; CANAVESI, E. Requisitos de conservação de alimentos em embalagens flexíveis. Campinas: CETEA/ITAL, 2001. 213p. SARANTÓPOULOS, C. I. G. L.; OLIVEIRA, L. M.; PADULA, M.; COLTRO, L.; ALVES, R. M. V.; GARCIA, E. E. C. Embalagens plásticas flexíveis: principais polímeros e avaliação de propriedades. Campinas: CETEA/ITAL, 2002. 267p. SEKAR, et al. Effect of modified atmosphere packaging on structural and physical changes in buffalo meat. Meat Science, Londres, v.72, n.2, p.211-5, 2006. 39 SORHEIM, O.; NISSEN, H.; NESBAKKEN, T. The storage life of beef and pork packaged in an atmosphere with low carbon monoxide and high carbon dioxide. Meat Science, Londres, v.52, n.2, p.157–64, 1999. TORNGREN, M.A. Effect of packing method on color and eating quality of beef loins steaks. In: International Congress of Meat Science and Technology, 49; Proccedings: Campinas. R. Vieira Gráfica & Editora, 2003, p. 495-6. VENTURINI, A.C. Embalagens de transporte (Masterpack) com atmosfera modificada e absorvedores de oxigênio para aumento da vida útil de carne bovina. 103f. Dissertação (mestrado) - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2003. TARLADGIS, B. G.; WATTS, B. M.; YOUNATHAN, M. T. A distillation method for the quantitative determination of malonaldehyde in rancid foods. Journal American Oil Chemist’s Society, v.37, n.1, p.44-48, 1960. VAN LAACK, R. L. J. M. Spoilage and preservation of muscle foods. In: KINSMAN, D. M.; KOTULA, A. W.; BREIDENSTEIN, B. C. Muscle foods. New York: Chapman and Hall, 1994. cap.14, p.378-405. WARRIS, P.D. Meat Science : An introductory text. New York : CABI Publishing, USA. P.309, 2000.